WO2020161411A1

WO2020161411A1 - Hydrolienne

Info

Publication number: WO2020161411A1
Application number: PCT/FR2020/050126
Authority: WO
Inventors: Arnaud CHALRET DU RIEU
Original assignee: Chalret Du Rieu Arnaud
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-08-13
Also published as: FR3092627B1; FR3092627A1; EP3921538A1; US20220090575A1

Abstract

L'invention porte sur une hydrolienne 1 comprenant une chaîne sans fin 4 à godets 4 et deux flotteurs 2 disposés de part et d'autre de la chaîne, la chaîne 3 entraînant des générateur électriques 6.

Description

Hydrolienne

La présente invention se rapporte au domaine des hydroliennes, notamment des hydroliennes flottantes fluviales, mais non exclusivement. Les hydroliennes connues comprennent généralement des turbines dont l'axe est horizontal et parallèle au flux d’eau qui entraîne l’hydrolienne. Ces hydroliennes ont un tirant d’eau important et ont un faible rendement au regard de leur encombrement. Elles doivent donc être utilisées en eau suffisamment profondes. En outre, la génératrice électrique est immergée, et disposée dans l’axe de la turbine, ce qui rend son entretien difficile. De plus, la génératrice que peut entraîner une telle turbine est généralement de faible puissance, typiquement 40 kVA.

Le but de l’invention est de proposer une hydrolienne pouvant être utilisée en eau peu profonde, et ayant un rendement amélioré par rapport aux hydroliennes connues de l’art antérieur.

Pour atteindre son but, l’invention propose une hydrolienne comprenant :

une chaîne sans fin de godets et deux essieux disposés sensiblement dans un même plan horizontal et parallèles entre eux, de sorte qu'un mouvement de la chaîne entraîne une rotation de chacun des essieux ; et,

- au moins un générateur d'électricité et des moyens de transmission du mouvement de rotation d’un essieu à un arbre d’entrée du générateur. Avantageusement, Fhydrolienne comprend des moyens pour adapter verticalement la position de ladite hydrolienne au niveau de l’eau sur laquelle elle est installée, ces moyens comprenant de préférence deux flotteurs disposés de part et d’autre de la chaîne.

Elle peut aussi comprendre une plateforme disposée au-dessus de la chaîne. La plateforme peut en outre former un catamaran avec les flotteurs. L'au moins un générateur est avantageusement fixé sur la plateforme.

De préférence, l’hydrolienne comprend quatre générateurs et quatre transmissions, chacune des transmissions étant disposée à une extrémité respective de chacun des essieux, chaque transmission entraînant un générateur respectif. Chaque transmission peut être une transmission à courroie.

Plusieurs modes d’exécution de l’invention seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig.1] est une vue schématique en en perspective de trois-quarts avant d’une hydrolienne selon l’invention ;

[Fig.2] est une vue de dessus schématique de fhydroliemie de la figure 1 ;

[Fig.3] est une vue de gauche schématique de l'hydrolienne de la figure 1, selon la direction III-III indiquée à la figure 2 ;

[Fig.4] est une vue de face schématique de l’hydrolienne de la figure 1, selon la direction IV-IV indiquée à la figure 2 ;

[Fig.5] est une vue de dessus schématique d’un premier mode d’amarrage pour l'hydrolienne de la figure 1 ;

[Fig.6] est une vue de face schématique d’un deuxième mode d’amarrage pour l'hydrolienne de la figure 1 ; et,

[Fig.7] est une vue de dessus schématique d’un troisième mode d'amarrage pour l’hydrolienne de la figure 1. La figure 1 illustre une hydrolienne 1 selon l'invention. Cette hydrolienne est sensiblement symétrique relativement à un plan longitudinal vertical PL Elle comprend deux flotteurs 2, une chaîne sans fin 3 de godets 4 et des générateurs électriques 6. Elle comprend en outre une plateforme 7 horizontale.

Les flotteurs 2 sont de forme allongée longitudinalement, parallèlement l’un à l'autre, de part et d'autre de la chaîne 3. La plateforme 7 est fixée sur les flotteurs 2, au-dessus de la chaîne 3, au moyen de montants 8. Les montants 8 s'étendent vers le haut depuis les flotteurs 2. L'hydrolienne a ainsi une forme de catamaran.

Comme particulièrement illustré aux figures 2 à 4, la chaîne est montée sur deux essieux 9, parallèles entre eux et sensiblement dans un même plan horizontal. Un premier essieu est monté autour d'un axe transversal avant X9A ; le deuxième essieu est monté autour d'un axe transversal arrière X9R.

Les essieux sont portés par les flotteurs, au voisinage de la ligne de flotaison 1 1. La chaîne 3 est montée sur les essieux de sorte que les godets puissent avoir le parcours fermé suivant :

- se déplacer horizontalement d'arrière en avant, au-dessus de la ligne de flottaison ;

- basculer vers le bas autour de l’axe avant X9A ;

- se déplacer horizontalement d'avant en arrière, sous de la ligne de flottaison ; et,

- basculer vers le haut autour de l'axe amère X9R

Des transmissions 12 sont montées entre les essieux 9 et les générateurs électriques 6. Dans l'exemple illustré les transmissions sont des transmissions à courroie. Il y a quatre transmissions, une à chaque extrémité de chacun des essieux. Chaque transmission est prévue pour transmettre le mouvement de rotation d'un essieu à un générateur 6 respectif.

Chaque transmission comprend une poulie primaire 13, montée solidaire en rotation avec l'essieu correspondant, une poulie secondaire 14, montée solidaire en rotation avec un arbre d'entrée 15 du générateur correspondant et une courroie 16, montée en prise avec les deux poulies. Les générateurs 6 sont fixés sur la plateforme 7.

Les godets 4 sont identiques entre eux. Ils ont une ouverture oblongue 20, allongée horizontalement entre deux bords rectilignes horizontaux 21. Les godets sont concaves et disposés de sorte qu'ils sont ouverts vers l'avant lors du déplacement d'avant en arrière, sous la ligne de flottaison. De préférence, chaque godet est directement articulé avec les deux godets voisins, de sorte qu’ils sont solidaires entre eux. Ainsi, deux godets voisins sont articulés autour d'un axe horizontal et transversal, cet axe étant porté par chacun des deux godets.

Chaque flotteur 2 a, à l'avant, une partie 22 en biseau, de sorte que les parties des flotteurs vont en se rapprochant l’une de l'autre lorsqu'on les parcourt d’avant en arrière.

L'hydrolienne est prévue pour être disposée au fil de l'eau, dans un flux d'eau F, par exemple au fil d'une rivière, d'un canal ou dans un courant marin. Elle est disposée de sorte que l'avant en soit dirigé vers l'amont du flux et l'arrière vers l'aval du flux. La partie 22 en biseau des flotteurs permet de concentrer une partie du flux F en direction des godets.

Dans l'exemple illustré à la figure 2, chaque flotteur peut comprendre des conduits 24 (représentés en traits interrompus sur le flotteur gauche) pour prélever de l'eau dans le flux F, en amont de la chaîne 3, et le relâcher plus en aval, pour suralimenter des godets qui sont masqués par des godets plus en amont.

La figure 5 illustre une hydrolienne selon l'invention, amarrée à la pile 31 d'un pont. La figure 6 illustre rhydrolieraie montée dans un canal 32 dont le niveau de l’eau N peut varier. Dans ce mode, l'amarrage est constitué par une structure porteuse 33.

Cette structure 33 comprend deux montants 34 verticaux et des tringles 38. Chaque tringle 38 relie un montant 34 respectif avec le flotteur 2 le plus proche de ce montant. Une extrémité de la tringle est articulée avec le montant ; une extrémité opposée est articulée avec le flotteur. Chaque montant 34 est monté coulissant verticalement dans un quai 37 respectif.

Ainsi, le coulissement des montants coulissant dans le quai permet d’absorber une variation du niveau N de l’eau sur une grande amplitude et/ou une longue période, par exemple sur une journée ou plus. Les tringles articulées permettent d’absorber des variations plus rapides, par exemple une houle. Elles permettent aussi de réagir rapidement à un passage d’une personne sur la plateforme 7.

La figure 7 illustre l’amarrage de l’hydrolienne 1, le long d'un quai 7. Elle y est maintenue par des aussières 41 attachées à des bollards 42.

Dans l'exemple illustré, la longueur L1 de l’hydrolienne est d’environ 6 à 8 mètres, sa largeur est d'environ 3 à 5 mètres et le tirant d'eau d'environ 50 centimètres. Chaque générateur est un générateur de 150 kVA, de sorte que dans l'exemple illustré l’hydrolienne a une capacité de production de 600 kVA.

Bien sûr, l’invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés qui viennent d'être décrits mais, au contraire, l’invention est définie par les revendications qui suivent. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Aussi, une hydrolienne peut être fixée à un corps-mort, notamment dans une zone de marée, de sorte qu'elle puisse changer d’orientation en fonction du sens du flux auquel elle est soumise.

Aussi, il peut y avoir un nombre différent de générateurs. Par exemple on peut avoir un seul générateur de forte puissance. On peut aussi en avoir huit, deux par transmission, de plus faible puissance, moins onéreux, et pouvant être plus aisément remplacés sans affecter durablement la production d’électricité.

Notamment dans le cas d'un canal à débit et niveau sensiblement constant, une hydrolienne selon l’invention peut ne pas comprendre de flotteurs et prendre directement appui sur un seul ou sur les deux quais du canal.

Les flotteurs, comme les tringles et les montants, constituent des moyens pour adapter verticalement la position de l'hydrolienne au niveau du cour d’eau sur lequel elle est installée.

Une hydrolienne selon l’invention est particulièrement avantageuse. En effet :

- elle ne nécessite pas de génie civil, donc elle a un faible impact environnemental et social ;

- les coûts et délais de mise en service ou de retrait sont réduits ;

- le tirant d’eau est faible ;

- la maintenance est simplifiée, puisqu'aucune partie électrique (câble, générateur..) n’est immergée ou en contact direct avec l'eau ;

- les essieux permettent d’entraîner plusieurs générateurs, d’une façon optimale quatre générateurs, tel que précédemment décrit ;

- la proximité avec les berges permet une desserte plus facile d’un réseau urbain ; - elle peut être installée facilement dans une zone éloignée d'un réseau, par exemple pour un chantier, une fête campagnarde, ou dans une zone reculée dépourvue d’installation électrique. Une telle hydrolienne permet d’exploiter le potentiel électrique de cours d’eau peu ou pas exploités.

En outre, l’utilisation d’une chaîne de godets montée sur deux axes horizontaux permet d’entraîner quatre générateurs électriques de plus forte puissance (typiquement 150 kVA) que la technologie actuelle, laquelle met en œuvre un seul générateur immergé, de faible capacité (typiquement de 40 kVA).

Claims

Revendications

1. Hydrolienne (1) caractérisée en ce qu'elle comprend :

une chaîne sans fin (3) de godets (4) et deux essieux (9) disposés sensiblement dans un même plan horizontal et parallèles entre eux, de sorte qu’un mouvement de la chaîne entraîne une rotation de chacun desdits essieux, - au moins un générateur d’électricité (6) et des moyens de transmission (12) du mouvement de rotation d’un essieu (9) à un arbre d'entrée (15) dudit générateur.

2. Hydrolienne (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens (2 ; 34, 38) pour adapter verticalement la position de ladite hydrolienne au niveau de l’eau sur laquelle elle est installée, lesdits moyens comprenant de préférence deux flotteurs (2) disposés de part et d’autre de la chaîne (3).

3. Hydrolienne (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu’elle comprend une plateforme (7) disposée au-dessus de la chaîne (3).

4. Hydrolienne (1) selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la plateforme (7) forme un catamaran avec les flotteurs (2).

5. Hydrolienne (1) selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'au moins un générateur est fixé sur la plateforme (7).

6. Hydrolienne (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle comprend quatre générateurs et quatre transmissions, chacune des transmissions étant disposée à une extrémité respective de chacun des essieux, chaque transmission entraînant un générateur respectif.

7. Hydrolienne (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce chaque transmission est une transmission à courroie.